ROS话题通信自定义msg

末蓝、 2023-10-13 09:08 34阅读 0赞

> 从21年至今写过不下10个ROS话题通信的工程，今天系统地记录下自定义msg的过程，让后来者少走弯路。

## 1、自定义msg简介 ##

在 ROS 通信协议中，数据载体是一个较为重要组成部分，ROS 中通过 std\_msgs 封装了一些原生的数据类型,比如:String、Int32、Int64、Char、Bool、Empty… 但是，这些数据一般只包含一个 data 字段，结构的单一意味着功能上的局限性，当传输一些复杂的数据，比如: 激光雷达的信息… std\_msgs 由于描述性较差而显得力不从心，这种场景下可以使用自定义的消息类型。

msgs只是简单的文本文件，每行具有字段类型和字段名称，可以使用的字段类型有：

*  int8, int16, int32, int64 (或者无符号类型: uint\*)
 *  float32, float64
 *  string
 *  time, duration
 *  other msg files
 *  variable-length array\[\] and fixed-length array\[C\]

ROS中还有一种特殊类型：Header，标头包含时间戳和ROS中常用的坐标帧信息。会经常看到msg文件的第一行具有Header标头。

## 2、自定义msg示例 ##

> 需求:创建自定义消息，该消息包含刚体的6自由度坐标（3D坐标+欧拉角）：x, y, z, r, p, y。

操作流程:

1.  按照固定格式创建 msg 文件
2.  编辑配置文件
3.  编译生成可以被 Python 或 C++ 调用的中间文件

### 2.1、定义msg文件 ###

功能包下新建 msg 目录，添加文件 Pose.msg，因为数据属于浮点型，选择32位的float。

float32 axis_x 
    float32 axis_y
    float32 axis_z
    float32 roll
    float32 pitch
    float32 yaw

### 2.2、编辑配置文件 ###

#### package.xml中添加编译依赖时依赖与执行时依赖 ####

<build_depend>message_generation</build_depend>
      <exec_depend>message_runtime</exec_depend>

![在这里插入图片描述][4107ccb6e69b4c3f90eb2be5421f5a08.png_pic_center]

#### CMakeLists.txt编辑 msg 相关配置 ####

# 需要加入 message_generation，必须有 std_msgs
    find_package(catkin REQUIRED COMPONENTS
      roscpp
      rospy
      std_msgs
      message_generation
    )

## 配置 msg 源文件
    add_message_files(
      FILES
      Pose.msg
    )

# 生成消息时依赖于 std_msgs
    generate_messages(
      DEPENDENCIES
      std_msgs
    )

#执行时依赖
    catkin_package(
    #  INCLUDE_DIRS include
    #  LIBRARIES ros_vo
     CATKIN_DEPENDS roscpp rospy std_msgs message_runtime
    #  DEPENDS system_lib
    )

### 2.3、编译工程 ###

进入工作空间目录并catkin\_make编译

Scanning dependencies of target _ros_vo_generate_messages_check_deps_Pose
    [  0%] Built target std_msgs_generate_messages_lisp
    [  0%] Built target std_msgs_generate_messages_py
    [  0%] Built target std_msgs_generate_messages_eus
    [  0%] Built target std_msgs_generate_messages_nodejs
    [  0%] Built target std_msgs_generate_messages_cpp
    Scanning dependencies of target run_vo
    [  0%] Built target _ros_vo_generate_messages_check_deps_Pose
    Scanning dependencies of target ros_vo_generate_messages_py
    Scanning dependencies of target ros_vo_generate_messages_eus
    Scanning dependencies of target ros_vo_generate_messages_cpp
    Scanning dependencies of target ros_vo_generate_messages_nodejs
    Scanning dependencies of target ros_vo_generate_messages_lisp
    [ 11%] Generating Lisp code from ros_vo/Pose.msg
    [ 33%] Generating C++ code from ros_vo/Pose.msg
    [ 33%] Generating Python from MSG ros_vo/Pose
    [ 44%] Generating EusLisp manifest code for ros_vo
    [ 55%] Generating EusLisp code from ros_vo/Pose.msg
    [ 66%] Generating Javascript code from ros_vo/Pose.msg
    [ 66%] Built target ros_vo_generate_messages_lisp
    [ 66%] Built target ros_vo_generate_messages_nodejs
    [ 77%] Building CXX object ros_vo/CMakeFiles/run_vo.dir/src/run_vo.cpp.o
    [ 88%] Generating Python msg __init__.py for ros_vo
    [ 88%] Built target ros_vo_generate_messages_cpp
    [ 88%] Built target ros_vo_generate_messages_py
    [ 88%] Built target ros_vo_generate_messages_eus
    Scanning dependencies of target ros_vo_generate_messages
    [ 88%] Built target ros_vo_generate_messages
    [100%] Linking CXX executable /home/dzh/Demo/VO/devel/lib/ros_vo/run_vo
    [100%] Built target run_vo

#### 编译后的中间文件查看: ####

C++ 需要调用的中间文件(…/工作空间/devel/include/包名/xxx.h)，后续调用相关 msg 时，是从这些中间文件调用的。

![在这里插入图片描述][c78eca119b9c471b934fa80ae4f5f37e.png_pic_center]

## 3、自定义msg调用 ##

需求:

编写发布订阅实现，要求发布方以10HZ(每秒10次)的频率发布自定义消息，订阅方订阅自定义消息并将消息内容打印输出。

分析:

在模型实现中，ROS master 不需要实现，而连接的建立也已经被封装了，需要关注的关键点有三个:

发布方
    接收方
    数据(此处为自定义消息)

流程:

编写发布方实现；
    编写订阅方实现；
    编辑配置文件；
    编译并执行。

### 3.1、发布方实现： ###

// 1.包含头文件 
    #include "ros/ros.h"
    #include "std_msgs/String.h" 
    #include "geometry_msgs/Point.h"
    #include "rtsp/Pose.h"
    
    int main(int argc, char  *argv[])
    {
           
        //设置编码
        setlocale(LC_ALL,"");
    
        //2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
        // 参数1和参数2 后期为节点传值会使用
        // 参数3 是节点名称，是一个标识符，需要保证运行后，在 ROS 网络拓扑中唯一
        ros::init(argc,  argv, "poseTalker");
        //3.实例化 ROS 句柄
        ros::NodeHandle nh;//该类封装了 ROS 中的一些常用功能
    
        //4.实例化 发布者 对象
        //泛型: 发布的消息类型
        //参数1: 要发布到的话题名称
        //参数2: 队列中最大保存的消息数，超出此阀值时，先进的先销毁(时间早的先销毁)
        ros::Publisher pub = nh.advertise<rtsp::Pose>("pose", 10);
    
        //5.组织被发布的数据，并编写逻辑发布数据
        // x方向像素偏移、y方向像素偏移、z方向真实距离(6m内有效，否则为0)
        rtsp::Pose pose;
        // 类型为float64
        pose.axis_x  = 1;
        pose.axis_y = 2;
        pose.axis_z = 3;
        pose.roll = 4;
        pose.pitch = 5;
        pose.yaw = 6;
    
        //逻辑(一秒1次)
        ros::Rate r(10);
    
        //节点不死
        while (ros::ok())
        {
        
            //发布消息
            pub.publish(pose);
            //加入调试，打印发送的消息
            // ROS_INFO("发送的消息:%f %f %f",point.x, point.y, point.z);
            //根据前面制定的发送频率自动休眠 休眠时间 = 1/频率；
            r.sleep();
            //暂无应用
            ros::spinOnce();
        }
    
        return 0;
    }

### 3.2、订阅方实现： ###

// 1.包含头文件 
    #include "ros/ros.h"
    #include "std_msgs/String.h"
    #include "geometry_msgs/Point.h"
    #include "rtsp/Pose.h"
    
    // 处理pose消息
    void dealPose(const rtsp::Pose::ConstPtr &msg_pose){
        
        ROS_INFO("axis_x: %f, axis_y: %f, axis_z: %f, roll: %f, pitch: %f, yaw: %f", msg_pose.axis_x, msg_pose.axis_y, msg_pose.axis_z, msg_pose.roll, msg_pose.pitch, msg_pose.yaw);
    }
    
    int main(int argc, char  *argv[])
    {
        
        setlocale(LC_ALL,"");
        //2.初始化 ROS 节点:命名(唯一)
        ros::init(argc,argv,"listener");
        //3.实例化 ROS 句柄
        ros::NodeHandle nh;
        //4.实例化 订阅者 对象，订阅话题为Point
        ros::Subscriber sub = nh.subscribe<rtsp::Pose>("pose", 10, dealPose);
        //5.处理订阅的消息(回调函数)
        //ros::Subscriber sub2 = nh.subscribe<未知结构体类型>("未知话题名称", 10, recvMsg);
        // 6.设置循环调用回调函数
        ros::spin();//循环读取接收的数据，并调用回调函数处理
        return 0;
    }

### 3.3、配置 CMakeLists.txt ###

add_executable(pose_pub src/pose_pub.cpp)
    add_executable(pose_sub src/pose_sub.cpp)
    
    target_link_libraries(pose_pub
      ${
        catkin_LIBRARIES}
    )
    target_link_libraries(pose_sub
      ${
        catkin_LIBRARIES}
    )

### 3.4、执行 ###

1.  启动 roscore;
2.  启动发布节点;
3.  启动订阅节点。

![在这里插入图片描述][2aae3668e154449da1ad369551a43f02.png_pic_center]

> PS：可以在终端中使用 `rqt_graph` 查看节点关系；使用`rostopic list`查看话题列表；使用`rostopic echo pose`订阅话题内容。记住使用前先`source ./devel/setup.bash`

[4107ccb6e69b4c3f90eb2be5421f5a08.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/4107ccb6e69b4c3f90eb2be5421f5a08.png#pic_center
[c78eca119b9c471b934fa80ae4f5f37e.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/c78eca119b9c471b934fa80ae4f5f37e.png#pic_center
[2aae3668e154449da1ad369551a43f02.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/2aae3668e154449da1ad369551a43f02.png#pic_center